정보디스플레이 최신 기술 동향

디스플레이

자료 제공 : KOSEN(한민족과학기술자네트워크)www.kosen21.org글 : 고재현 / 한림대학교 전자물리학과학술대회 개요개요(1) 명칭 : The 8th International Meeting on Informa- tion Display(IMID 2008) (제 8회 국제 정보디스플레이 학회)(2) 일시 및 장소: 2008/10/13 - 2008/10/17, KINTEX(한국국제전시장, 일산)(3) 역사 및 개최 배경: ‘The 8th International Meeting on Information Display’(이하 IMID2008라 약칭)는 미국에서 매년 5월 개최되는 SID(Society of Informa tion Display) 및 일본에서 매년 12월에 개최되는 IDW(Internati onal Display Workshops)와 더불어 세계 3대 디스플레이 학회 중 하나로 매년 한국정보디스플레이학회의 주관 하에 국내에서 개최되고 있다. 본 학회는 국내의 기업, 연구소, 학교의 관련 연구자, 개발자들의 주도 하에 디스플레이 강국의 위상에 부합하는 학술회의로 만들기 위해 2001년에 처음 시작된 국제학회로, 디스플레이 관련 최신 기술개발 동향에 대해 공유하고 토론하는 자리로 운영되어 왔고 올해로 8번째 개최를 맞이했다. IMID는 LCD, PDP, OLED(Organic Light Emitting Diode), FED(Field Emission Display), 플렉시블 디스플레이, 3D 디스플레이, 디스플레이 부품 및 장비, 디스플레이 측정기술 등 디스플레이의 모든 분야에 걸쳐 최신의 연구 성과 및 기술 개발 동향을 소개하고 발표하는 자리로 명실상부하게 국내에서 개최되는 최대 규모의 국제디스플레이 축제로 자리 잡았다.(4) 규모 및 참가자 수: 이번 IMID2008 학회는 20개국 이상의 각 나라 연구자가 제출하여 동료 검토과정을 거쳐 선정된 415편의 논문으로 구성되었다. 총 58개의 구두 발표 세션에서 107편의 초청강연을 포함한 219편의 구두 발표가 이루어졌고 1개의 포스터 세션에서는 196편의 포스터 발표가 있었다.(5) 학회 진행: 엄격한 심사를 거쳐 발표된 논문들은 ‘Digest of Technical Papers of IMID2008’(Volume 8, Book 1 and 2 / ISSN 1738-7558)에 정식으로 게재되었다.(6) 기타 프로그램: 일반 연구 발표 세션 이외에도 5분야의 투토리얼 세션, 5개의 디스플레이 분야에 대한 심도 깊은 워크숍, 평판디스플레이의 기술/시장 전망을 다룬 비즈니스 포럼(디스플레이서치 주최) 및 3차원 디스플레이에 대한 국제평판디스플레이 표준화 포럼도 동시에 개최되어 평판형 디스플레이에 관련된 다양한 측면의 교육, 발표 및 논의가 이루어졌다. 국제학회와 더불어 국내외 디스플레이 관련 10개국 124개 업체가 참가하여 334개 부스로 조직된 대규모 전시회가 ‘IMID Exhibition 2008’이란 타이틀 아래 조직되었다. 이번 전시회는 해외 바이어 초청 무역상담회 및 디스플레이 체험관을 동시에 운영하였고 각 분야 최첨단의 디스플레이 신제품 및 차세대 기술들이 전시되어 학회에서 발표된 학술적 성과들을 확인할 수 있는 좋은 기회를 제공하였다. 아울러 본 IMID2008 전시회는 한국전자산업대전과 국제반도체대전 등 다른 정보통신전시회와 동시에 열림으로써 미래에 펼쳐질 정보통신사회와 관련된 첨단 기술을 직접 체험할 수 있는 계기가 되었다.발표 분야 및 분석 방향1. Active-Matrix LCDs: Advances in the development of active-matrix displays and driving electronics2. Liquid Crystal Technologies and Other Non-emissive Displays: Advances in the development of liquid-crystal materials, electro-optical effects, and devices, new materials development in non-emissive display technologies3. Plasma Display Panels: New developments in the design and manufacturing, performance character- istics, and driving methods and circuitry4. Organic Light-Emitting Diode(OLED) Displays: All aspects of OLEDs, including advances in organic materials (both small molecules and polymers), electrodes, device structures, fabrication processes, driving methods, characterization and analysis of the device performances, etc.5. Electroluminescent Displays, LEDs and Phosphors: All aspects of inorganic ELDs and LEDs, including advances in phosphors, device structures, characterization the device performances, etc6. Flexible Displays/Plastic electronics(*special session co-organized by KIDS, EDIRAK, USDC):All aspects of flexible displays and plastic electronics, including advances in organic materials(both small molecules and polymers), phosphors, electrodes, device structures, fabrication processes, driving methods, characterization and analysis of the device performances, etc7. Field Emission Displays(FED) and CRTs: Recent developments in field emission displays and CRTs including advances in materials, device structures, characterization, and driving methods Design and design methods in CRTs, including flat thin CRTs, their components, and materials8. Projection Displays: Projection-display systems, key components and materials for applications such as TV sets, game systems, electronic cinema, desktop monitors, business presentations and training, commercial and military simulations, and medical imaging:9. Applications, Systems and Driving Electronics: Practical aspects of display technologies, such as design, materials, and test of displays or display-related products, innovative and new display applications10. Applied Vision/ Human Factors/3D Displays: All aspects of vision, perception, and human factors in the design, image quality, and usability of all types of visual display systems11. Display Materials and Components: New development of materials and components for displays including new substrate materials, materials properties, and handling methods12. Display Manufacturing & Measuring Equipment: Development and application of new designs of equipment for the manufacturing, testing and measuring, manufacturing issues on the breakthrough for the display performances, costreduction, and throughput, etc13. Novel and Future Displays: Development of new and novel displays, new applications6개의 세션이 병렬적으로 진행되었던 관계로 저자는 본인의 연구 분야와 가장 밀접한 관련이 있는 LCD 및 백라이트 유닛(BLU) 기술 분야와 광학필름 및 광학 설계 분야, PDP 방전 및 LED를 포함한 광원 기술 분야의 세션들에 집중적으로 참석하였고 시간이 허락되는 범위 내에서 FED, 플렉서블 및 OLED 디스플레이 기술 등 차세대 디스플레이 관련 세션에 집중적으로 참가하였다. 이 글에서는 분석자가 참석하였던 세션의 발표내용을 중심으로 최근의 연구 동향을 개괄하면서 학회 발표내용과 연관된 전시회의 최신 제품들의 성능과 특징을 함께 소개하고자 한다.디스플레이 분야 최신 연구동향의 흐름분석자가 작년 대구에서 개최되었던 IMID2007와 IMID2008을 비교해 봤을 때 이번 학술대회와 전시회에서 드러난 평판형 디스플레이(FPD)의 신기술과 관련된 핵심적 동향은 박형화, 고화질화, 그리고 저전력 친환경으로 요약될 수 있을 것 같다. 특히 이미 기술적 성숙 단계로 접어든 LCD TV 및 PDP TV와 관련된 기술 및 연구동향들이 집중적으로 소개되었고, OLED, 플렉서블 디스플레이, 3차원 디스플레이 분야 등 차세대 디스플레이 기술에 대한 연구의 경우도 기초기술의 차원을 넘어서서 실질적인 제품화와 관련된 차원으로 진입해 있음을 확인하였다. 반면 한때 차세대 TV로 주목 받았던 FED의 경우는 시장 진입 시기가 아직 불분명한 상황 속에서 주로 재료 및 새로운 응용 분야와 관련된 발표가 주를 이루었다. 이 글에서는 박형화, 고화질화, 그리고 저전력 친환경이라는 기술 이슈 및 연구개발 동향에 대해 개괄하고 각 디스플레이 분야별 특징을 정리한 후에 구체적인 발표 내용을 논문별 혹은 연구 그룹별로 분석해 보고자 한다.박형화 기술이번 IMID2008 학회와 전시회에서는 박형 LCD TV를 포함하여 초박형 TV들이 대거 선보였고 관련 기술개발 동향이 발표되었다. 박형화와 관련된 연구가 본격적으로 시작된 계기는 작년에 소니에서 출시했던 11인치 OLED TV였다. 이 소형 OLED TV는 발광형 디스플레이라는 OLED의 장점에 기대어 겨우 3mm 정도의 두께에 불과한 초박형 디자인을 채택하였다. 그 이후 LCD TV 분야에서 각 회사 간 박형화 경쟁에 불이 붙기 시작하였고 상용화된 제품으로는 최근 약 40mm 내외의 제품들이 등장하게 되었다. 이번 IMID2008에서는 삼성전자에서 전세계에서 가장 얇은 40인치 LCD TV를 선보였는데, 가장 얇은 부분의 두께가 불과 7.9mm에 불과하여 최근 소니가 선보였던 LCD TV(두께 9.9mm)보다 더 슬림한 디자인을 과시하였다. 이 외 삼성이 전시한 52인치 TV의 경우에는 두께가 9.8mm에 불과하였다(그림 1 참조). 이러한 슬림화는 기본적으로 사이드형(혹은 엣지형) LED 백라이트를 LCD TV의 백라이트에 적용하여 LCD 모듈의 두께를 줄이고, TV튜너를 무선으로 분리함으로써 가능해졌다. 이 정도의 두께면 사실상 OLED방식 TV와의 차이가 거의 해소되었다고 볼 수 있을 것 같다. 게다가 어느 정도의 두께 이하에서는 소비자의 선호도에 큰 차이가 없는 것으로 보여 향후 LCD와 OLED 진영은 화질과 디자인 및 가격 측면에서 경쟁을 벌이게 될 가능성이 높아졌다.고화질화LCD의 고질적인 문제점으로 지적되었던 동화상 화질의 저하를 개선하기 위해 그 동안 과전압 인가법이나 화소의 구조를 바꾸는 방법 및 응답속도가 빠른 모드를 채용하는 방법 등이 적용되어 왔다. 그렇지만 홀드 타입형 디스플레이라는 LCD의 원천적인 문제를 해결하기 위해서는 1 프레임의 지속 시간을 짧게 하거나 블링킹/스캐닝 백라이트, 블랙 화면 삽입법(BDI) 등을 이용해 CRT와 같은 임펄시브 구동을 흉내내야 한다. 이러한 다양한 방법 중 그 동안 상용화 제품에 채택된 것은 120Hz로 구동시키는 더블 프레임 기법이었다. 이번 IMID2008 전시회에서는 120Hz 구동 기법을 더욱 진화시킨 240Hz구동기법(삼성) 및 ‘240 Hz구동+BRI’(LG)가 적용된 LCD TV가 선보였다. 60Hz의 원래 화상정보를 240Hz로 변조시키는 과정에서 발생하는 문제점들에 대한 분석 및 해결방법과 관련된 연구동향이 학회의 발표를 통해 소개되었으며 전시회에서는 일반 TV와 120Hz구동 및 240Hz구동이 적용된 TV가 나란히 배열되어 새로운 구동기법에 따른 동영상 화질의 개선 정도를 직접 눈으로 확인할 수 있도록 하였다. 이 외에 선광원인 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)를 순차적으로 점등시키는 CCFL 스캐닝 백라이트 기술(삼성) 및 LED의 로컬 디밍 기술을 적용하여 고명암비를 달성한 제품들도 전시되었다.다른 한 편으로 새로운 디스플레이 포맷에 기반한 고화질 디스플레이와 관련되어 UD(Ultra Definition)급 디스플레이에 대한 전시와 발표가 있었다. 풀HD급이 1920×1080의 화소수를 가지는데 반해 UD급은 3840×2160 이상의 화소수를 가지고 있어서 훨씬 뛰어난 해상도의 영상을 구현할 수 있다. 이 분야는 이미 대면적 기술을 확보하고 있는 LCD와 PDP에 의해 주도되고 있는데 2010년대 중반 정도에 상업방송의 시작을 목표로 본격적인 표준화 작업이 이루어지고 있다.저전력 친환경화석연료사용의 급증에 따른 지구온난화 문제는 디스플레이 기술도 비켜갈 수 없는 문제가 되었다. 전세계에서 가장 많은 에너지를 소비하는 미국의 전기에너지의 사용량을 분석한 결과 1위가 냉방, 2위는 조명, 3위가 TV였다. FPD가 각 가정의 TV로 보편적으로 사용되면서 TV의 소비전력을 낮추기 위한 각종 규제정책이 국가별로 속속 도입되고 있고 이에 발맞추어 저전력 친환경 TV를 개발하기 위한 각 회사들의 움직임도 활발해지고 있는 상황이다.LCD의 경우 저전력 기술은 주로 백라이트와 관련된 기술의 개선과 혁신을 통해 이루어진다. 왜냐하면 LCD 모듈이 사용하는 소비전력의 70% 이상이 백라이트에서 소모되고 있기 때문이다. 현재 백라이트의 저전력화 기술은 영상 정보 신호를 분석하여 위치별 밝기에 동기화된 상태로 구동하는 로컬 디밍 방식이 주를 이루고 있다. 이 글에서는 특히 2차원 로컬 디밍 뿐 아니라 화상신호에 따라 RGB별 색상의 밝기까지 통제하는 3차원 로컬 디밍과 관련된 연구 결과 및 개발 제품에 대한 전시가 진행되었고 로컬 디밍을 가능케 하는 광원으로써 LED와 Xe형 면광원 백라이트 기술에 대한 소개가 있었다.PDP의 경우 주로 전극구조의 개선과 방전가스의 조정을 통한 방전효율 향상에 연구의 중심축이 두어졌고 다른 한편으로는 MgO를 포함한 이차전자방출물질과 보호막의 물성에 대한 연구 결과도 다수 보고되었다. 아울러, PET 기판 위에알루미늄 전극을 형성하고 이들 전극 사이에 방전을 유도하여 영상을 구현하는 휘어지는 PDP에 대한 연구 결과도 발표되었다.차세대 디스플레이IMID2008에서 차세대 디스플레이로 부각되었던 디스플레이 기술은 대화면 OLED, 플렉서블 디스플레이 및 3차원 디스플레이였다. 특히 AMOLED나 플렉서블 디스플레이의 기판 기술과 연관되어 있는 산화물 박막 트랜지스터(OTFT) 관련 세션들이 조직되면서 해당 연구 동향이 자세히 소개되었다. 이 외에 형광체를 포함하여 차세대 디스플레이에 사용될 수 있는 다양한 무기, 유기 발광 물질들과 재료 부문에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있었다. 특히 본격적인 상업화에 돌입한 OLED와는 달리 상업화를 위한 연구가 활발하게 진행 중인 플렉서블 디스플레이의 경우 디스플레이 기술 자체에 대한 연구뿐 아니라 제조 공정에 대한 연구도 활발히 진행되고 있음을 알 수 있었다. 3차원 디스플레이의 경우에는 별도의 표준화 포럼이 개최되어 3차원 디스플레이와 관련된 표준화 동향, 시장 동향 및 측정 방법 등에 대한 발표 및 논의가 진행되었다.연구동향 상세 분석 및 관련 연구자 소개앞에서 이번 IMID2008에서 드러난 디스플레이 신기술 동향에 대해 전체적으로 개괄해 보았다. 지금부터는 기술적 이슈와 연구 동향들이 각 디스플레이 별로 어떻게 구체화되어 나타났는지를 주요 발표논문들을 중심으로 자세히 개괄하고자 한다. 본문 내용 중 {괄호} 안의 숫자들은 IMID 진행과정 내에 수록된 논문번호를 의미한다. 아울러 각 분야별로 주도적인 연구그룹도 소개할 것이다.LCDLCD는 이제 FPD의 주도적인 디스플레이로 자리를 굳히면서 CRT를 제치고 가장 많이 판매되는 TV로 자리잡았다. LCD의 고질적인 문제점이던 동화상의 화질도 상당부분 개선되면서 현재는 추가적인 동화상의 화질 개선 기술, 친환경 초절전 기술, 초박형 기술, 고해상도와 고명암비를 포함하는 고화질 기술 등이 집중적으로 연구되고 있다.● 모바일용 LCD 개발 동향최근 모바일용 LCD는 전자메일과 인터넷 접근의 용이성이 매우 중요한 성능으로 부각되면서 저소비전력, 좁은 베젤, 간결함 등이 강조되고 있다. 특히 풀 웹 브리우징이 중요한 기능으로 떠오르면서 WVCG(800*480) 급의 높은 해상도와 대각선 길이 3인치 이상의 큰 화면 사이즈가 적용되기 시작하였다. LG디스플레이는 자사에서 개발한 WVGA급 AMLCD의 기술을 소개하였다{1-2}. 표 1은 LG디스플레이의 기술 로드맵을 보여주고 있다.상기 저자들은 차세대 모바일 기기의 중요 특성으로 터치 스크린을 통한 입력, 넓은 색재현성 및 높은 휘도, 이것을 가능하게 하는 저소비전력 등이 될 것으로 전망하였다. 이를 위해 LG디스플레이는 4세대 LTPS(Low-Temperature Poly-Silicon) TFT 기술을 적용하여 개구율을 올리고 오프-스테이트(off-state)의 누설전류를 감소시키는 기술을 적용하였다. 게다가 화면의 밝기와 주변 조명광의 밝기를 동시에 인식하여 백라이트의 밝기를 조절하는 기법을 함께 적용함으로써 소비전력을 획기적으로 줄이는 것이 가능하였는데, LG디스플레이의 경우 투명 게이트 전극을 결합한 p형 LTPS TFT에 광센서를 직접 집적함으로써 주변 밝기를 측정할 수 있게 설계하였다.● 저소비전력 기술최근 주요 나라들의 정부는 다양한 규정을 통해 TV에 에너지효율을 표시하게 함으로써 소비자의 구매 결정에 소비전력이 영향을 끼칠 수 있도록 규정화하고 있다. 이에 따라 LCD 분야에서도 저소비 전력형 TV를 개발하기 위한 움직임이 최근 수 년 동안 활발하게 진행되어 왔다. LCD 모듈의 저소비전력 기술은 일반적으로 LCD 패널과 백라이트 분야로 구분할 수 있다. 삼성전자의 김종훈은 데이터 라인 밑에 금속층을 형성하여 빛샘 방지층으로 활용함으로써 개구율을 18.7% 향상시킨 새로운 TFT LCD 구조를 소개하였고{1-3}, 신경주는 LCD 각 화소별로 달려 있는 저장 축전기를 하부 유리 기판의 화소 전극과 상부 유리 기판의 공통 전극 사이에 형성시켜 투과율을 향상시킨 기술에 대해 발표하였다{P-4}.백라이트 분야에 있어서 저소비전력 기술은 다시 광학부품의 개선, 광원의 발광효율 향상, 그리고 백라이트 구동기술 등으로 구분해 볼 수 있는데, 자세한 기술동향은 ‘백라이트’ 기술을 다루는 후반부에서 서술하기로 하겠다.● 박형화 기술최근 집중적으로 진행되고 있는 LCD TV의 박형화 기술은 엣지형 LED 백라이트를 적용하여 개발되고 있다. 삼성전자의 김우준은 40인치의 FHD LCD TV의 두께를 10mm로 줄이는 데 있어서 핵심적인 역할을 한 엣지형 LED 백라이트 기술에 대해 발표하였다{P-6}. 박형 TV를 구현하기 위해서는 기계적 강도와 열적 안정성에 대한 세심한 고려가 필요한데, 이 글에서는 샤시 구조물의 설계에서부터 LED의 선택, 도광판의 디자인에 이르기까지 각 구성부품과 이들 사이의 상호 영향에 대한 분석 결과를 담았다. 이 그룹은 특히 레이저에 의해 형성되는 마이크로 그루브 패턴을 적용한 도광판을 사용함으로써 산란에 의한 손실을 줄임과 동시에 0차원 디밍(혹은 글로벌 디밍) 기법을 적용해 소비전력을 30% 가까이 줄일 수 있었다고 발표하였다.● 고화질 기술현재 LCD의 화질 특성에서 가장 집중적인 개선이 이루어지고 있는 부분은 동영상의 화질이다. 상용화 제품에는 이미 ME/MC(Motion Estimation/Motion Compensation)에 기반한 120Hz FRC(frame rate conversion) 구동기술이 부분적으로 적용되고 있고 최근에는 240Hz 구동기술이 개발되었다. 그렇지만 초당 60Hz로 제공되는 화상정보를 120Hz나 240Hz로 보간하는 데에는 여러 가지 인위적인 문제점들이 발생한다. 삼성전자의 신병혁은 120Hz 구동기법의 구체적인 알고리즘을 개괄한 후에 통상적인 보간법에서 발생할 수 있는 문제점들을 범주별로 정리하여 발표하였다{P-137}. 표 2는 신병혁이 발표한, 120Hz 구동기법에서 나타날 수 있는 영상 왜곡의 범주들과 실제 현상들을 정리한 것이다. 이 중 ‘halo와 judder’효과를 개선할 수 있는 새로운 FRC 알고리즘에 관해서는 삼성전자의 발표가 있었다{43-2}.● 액정 모드 및 LCD 패널 기술 일반최근 블레이즈(Blue phase, BP)에 대한 관심이 증대되면서 BP의 구조적, 동적 특성에 대한 다양한 연구가 활발히 진행되어 왔다. BP의 물성과 관련된 선도적인 연구 그룹 중 하나인 교토대학의 야마모토는 초청강연을 통해 콜레스테릭 및 스메틱 BP상이 보이는 과냉각 상태의 동역학에 대해 발표하였다{42-2}. 광자 상호연관 방법를 이용한 광산란 분광법을 통해 완화 시간과 관련된 동역학을 분석한 결과, 등방성(isotropic)상에서 완화시간의 온도의존성이 슬로우-다운 현상을 보이는 것을 확인하였고, 일반적인 과냉각액체와는 달리 BP 과냉각 액정의 경우에는 과냉각 상태에서도 분자 수준의 자유도는 동결되지 않는다는 것을 확인하였다.도호쿠대학의 이시나베는 광확산필름과 액정 셀 구조 및 프론트 라이트닝 시스템을 최적화하여 높은 명암비를 갖는 반사형 LCD를 개발하여 발표하였다{42-1}. 반사형 LCD를 야외에서 사용하는 경우 반사되는 빛에 의해 명암비가 저하되면서 화질상의 문제를 야기하는데, 이 연구 그룹은 높은 반사율을 가진 반사층을 패널의 내부에 형성하고 상면에는 최적화된 확산필름을 배치함으로써 반사율 60%, 명암비 60:1, 색재현성 55%를 달성할 수 있었다고 한다. 이렇게 개발된 반사형 LCD에 엣지형 도광판을 가진 프론트 라이트닝 시스템을 달게 되면 LCD에서 오는 빛과 반사되는 빛이 분리되어 더 선명한 영상을 구현할 수 있음도 밝혔다.●백라이트 기술- LED 백라이트현재 대형 LCD용 백라이트 기술은 CCFL이 대세지만 차세대 백라이트 기술로 떠오르고 있는 1순위는 LED 백라이트라는 데 많은 사람들이 동의하고 있다. LED는 점광원이라는 특성으로 인해 면발광으로 변환하는 과정에서 다소 복잡한 광학적 설계가 필요하다는 단점이 있으나 고색재현성, 로컬 디밍을 포함한 동적 구동에 있어서의 자유도 등 다양한 장점으로 인해 적용 범위가 점점 넓어지고 있다. 그렇지만 LED의 전기광학적 특성이 구동 시간과 주변 온도에 의존한다는 문제점으로 인해 실제 백라이트의 설계에 있어서는 매우 세심한 고려가 요구된다. 이태욱은 RGB LED를 적용한 47인치 직하형 백라이트에서 RGB LED의 특성 편차 및 빛의 상호 간섭을 방지할 수 있는 광학적 되먹임 시스템에 대해 발표하였다{P-161}. 백라이트 내에 컬러 센서를 장착한 후 백라이트가 구현하는 백색광의 색좌표를 유지하는 알고리즘을 구현함으로써 색좌표의 변화량을 0.086 이하로 줄일 수가 있었다고 한다.LED 백라이트 기술이 진화하면서 특히 소비전력 감소와 명암비 개선에 활용될 수 있는 로컬 디밍 기술에 대한 관심이 커져가고 있다. 이번 IMID2008에서는 백색 LED와 RGB LED 백라이트에 대한 로컬 디밍 기술이 삼성전자에 의해 자세히 소개되었다{28-3,28-4}. 일반적인 직하형 백색 LED 백라이트는 많은 소형 LED 블록들을 2차원으로 배열한 구조를 가지고 있다. 삼성전자의 여동민은 저계조 디밍을 전체 계조에 대해 확대한 새로운 알고리즘을 백색 LED 백라이트에 대해 적용함으로써 일반적인 2차원 로컬 디밍이 야기하던 화질 상의 문제점을 해결하고 소비전력의 개선을 가져온 연구 결과(그림 4 참조)에 대해 발표하였다{28-4}. 영상의 RGB 신호를 분석해서 백라이트를 조절하는 컬러 디밍 기법은 소비전력 감소 및 색재현성 향상에 있어서 가장 효과적인 구동기법이지만 컬러 왜곡이라는 문제가 발생한다. 삼성전자의 박세기는 소위 ‘color class’라는 개념을 도입하여 이 문제를 해결하였다고 발표하였다{28-3}. 즉 입력 RGB 계조 신호들을 계층화한 후에 RGB 계조의 조합을 컬러 클래스로 정의하여 컬러 공간상의 특정한 영역으로 매핑함으로써 백라이트의 각 블록별 디밍을 컬러디밍으로 조정할지 아니면 일반적인 2차원 디밍으로 조정할지에 대한 기준을 얻을 수 있다고 한다. 이를 적용할 경우 46인치 Full HD LCD TV의 소비전력이 평균 100W 이하로 낮아지고 색재현성이 NTSC 기준으로 155%까지 향상될 수 있음을 보였다(더 자세한 데이터는 그림 5 참조).- CCFL 백라이트CCFL 백라이트는 이미 성숙 단계로 접어든 광원 기술로써 중대면적 LCD용 광원으로 광범위하게 사용되고 있다. 따라서 이 분야는 새로운 기술에 대한 연구보다는 기존 기술의 성능이나 신뢰성을 향상시키기 위한 연구가 주로 이루어지고 있다. 삼성전자의 이용우는 CCFL의 흑화 현상의 원인을 밝히고 이를 개선하기 위한 시뮬레이션 연구의 결과에 대해 발표하였다{P-170}. 특히 CCFL이 배치되는 부위의 부품들이 CCFL의 표면 온도에 미치는 영향 및 이에 따른 수은의 이동 메커니즘을 밝히고자 하였다.- EEFL 백라이트EEFL 광원은 주로 LG디스플레이에서 사용하고 있는데, 최근 EEFL의 유리 재질을 변경하여 발광효율을 향상시킨 결과가 발표된 바 있다. IMID2008에서는 EEFL 내부 가스 압력과 조성비를 최적화한 결과가 LG디스플레이에 의해 발표되었다{P-167}. 외경이 3mm인 32인치용 EEFL의 방전개시전압, 발광효율, 휘도 등 전기광학특성이 가스압력 및 조성의 함수로 조사되었으나 구체적인 수치가 제시되지 않아 아쉬움을 남겼다.- FFL 백라이트FFL 백라이트는 크게 수은형과 제논형으로 나눌 수 있다. 제논형 면광원 기술은 중국 사우스이스트대학{P-168}과 서울대학교{P-172,P-177,30-3}에 의해 발표되었다. 중국 사우스이스트대학의 Q. Li는 일반적인 coplanar long-gap 전극에 500토르의 Ne-Xe(20%) 방전가스를 결합한 면광원의 전기광학특성을 발표하였는데, 2400니트의 휘도에 15.3lm/W 정도의 발광효율을 가지는 것으로 보아 제논형 FFL의 초기 단계 기술로 판단된다. 서울대학교의 플라즈마 연구실에서는 2005년경부터 고효율 Xe형 FFL 백라이트 기술에 대해 지속적으로 발표하여 왔는데, 이번 IMID2008에서는 Xe형 FFL의 고효율화 기술{P-172}, 스캐닝 기술{P-177} 및 로컬 디밍 기술{30-3}에 대해 발표하였다. 이번에 발표된 연구 결과에 따르면 구동전압의 마진을 넓히고 안정적인 방전상태를 확보하기 위해 최적화된 가스의 조성과 방전 공간의 크기가 제시되었고, 이러한 FFL 램프를 160개 연결하여 32인치 백라이트를 구성한 후 동적 구동기술을 적용한 결과들도 함께 발표되었다. 모자이크 형태로 배열되었기 때문에 스캐닝이나 로컬 디밍과 같은 동적 구동이 가능하고 이에 따라 동영상의 화질 및 고명암비, 저소비전력을 기대할 수 있을 것으로 기대된다.한림대학교의 고재현은 수은형 및 제논형 FFL 백라이트에 대해 각종 광학필름을 순차적으로 적용할 경우 얻게 되는 휘도상승효과 및 시야각 특성을 정밀하게 측정하여 보고하였다{30-2}. 이 결과에 의하면 FFL형 백라이트가 CCFL형 백라이트에 비해 광학필름들의 휘도상승효과가 떨어지는 것으로 밝혀졌고 그 원인으로는 광원과 광학필름 사이에서 일어나는 빛의 재생 과정이 FFL의 경우 더 비효율적이라는 점이 지적되었다. 이러한 결과는 백라이트에 사용되는 광원의 발광특성과 구조에 맞추어 이에 최적화된 광학필름 조합을 찾거나 새로운 개념의 필름을 개발할 할 필요성이 있다는 점을 보여준다.- 전기장 방출 백라이트전기장 방출 기술을 적용한 백라이트에 대해서는 두 건의 발표가 있었다. 삼성전자의 김희태는 전기장에 의한 전계방출과 온도에 의한 전자방출을 모두 고려한 통합적인 전계방출 이론에 대해 발표하였다{55-4}. 프랑스 에꼴폴리텍(CNRS)의 B. Marquartdt는 대면적, 저비용 전계방출 음극을 제조할 수 있는 공정기술에 대해 발표하였는데{55-5}, 다공성의 아노딕 아루미나(anodic alumina)를 이용해 금속(Ni)의 촉매 나노입자를 만든 후 이를 이용하여 탄소나노튜브를 성장시킨 것이 특징적이었다. 이를 통해 얻어진 음극은 30V/mm의 전기장에서 mA/cm2 오더 정도의 전류밀도를 보이고 있어서, 백라이트용 광원으로 적절히 사용될 수 있다고 밝혔으나 구체적인 데이터는 제시되지 않았다.- 백라이트 광학부품백라이트는 기본적으로 확산, 집광, 편광제어 등 다양한 광학적 기능을 담당하는 부품들을 포함한다. 3M사의 리우(Liu)는 3M의 가장 대표적인 휘도향상필름인 프리즘필름과 반사형 편광필름을 사용할 경우 얻게 되는 소비전력상의 장점을 구체적인 실험을 통해 제시하였다{P-164}. 가령 40인치 LCD TV에 반사형 편광필름을 적용함으로써 CCFL의 숫자를 20개에서 12개로 줄여도 동일한 밝기(휘도)가 얻어질 수 있음을 보여주었다.중국 이노루스 디스플레이의 렌(Ren)은 패턴형 확산판에 대해 보고하였다{18-4}. 이 글에서 보고된 패턴형 확산판은 하부에 CCFL의 발광패턴에 조응하는 렌즈형 산란패턴이 형성되고 상부에는 프리즘 패턴이 형성됨으로써 확산과 집광기능을 동시에 달성할 수 있도록 설계되었다. 제일모직의 보리소브는 패턴화된 반사필름을 백라이트의 하부에 형성하여 집광력을 높일 수 있다는 시뮬레이션 결과를 발표하였다{24-4}. 이러한 연구 결과들은 백라이트에 포함되는 광학필름을 새로이 설계할 경우 필름 자체의 광학구조에 대한 최적화뿐 아니라 백라이트 시스템 내에 포함되어 있는 다른 부품들과의 광학적 상호작용에 대한 면밀한 고려가 함께 이루어져야만 한다는 점을 보여주고 있다.최근 LED가 엣지형 백라이트용 광원으로 이용됨에 따라 LED가 위치해 있는 부분에 밝은 점(휘점)이 생기는 문제를 해결하기 위한 많은 노력이 진행되어 왔다. 삼성전자의 권재중은 도광판의 하부에 V-grooves 패턴을 형성하고 상부에 렌티큘라형 마이크로 렌즈를 만들어 LED의 휘점을 제거한 도광판 기술에 대해 소개하였다{30-4}.이상 개괄한 백라이트 기술을 내용과 기대효과, 발표논문에 따라 요약해 보면 표 4와 같다.● LCD 및 백라이트 기술과 관련된 국내외 연구자 정보[1] Yong-Min Ha, Han-Wook Hwang, Hong-Soo Kim, Jeong-Woo Jang, Byeong-Koo Kim (LG Display Co. Ltd., Korea / ymha@lgdisplay.com발표논문: (1-2) WVGA solutions for mobile multimedia convergence[2] Jong Hoon Kim, Sang Yong Noh, Shin Tack Kang, Jong Hwan Lee, and Kwang-Soo Choi (Product Engineering Part 1, 삼성전자, Korea / jonghoon1.kim@samsung.com)발표논문: (1-3) Advanced Pixel Structure for Higher Aperture Ratio in TFT-LCD[3] Kyoung-Ju Shin*, Se-Young Song, Il-Pyung Lee, Chang-Hoon Kim, Chang-Soon Jang, Chong-Chul Chai and Jun-Hyung Souk (Display R&D Center, LCD Business, Samsung Electronics / race.shin@samsung.com)발표논문: (P-4) A Novel Pixel Structure for High Transmission TFT-LCD[4] Woo Jun Kim, Joo-Woan Cho, Dong-Min Yeo, Byoung-Dae Ye, Dongjin Seo, Jinsung Choi, Taeseok Jang (LCD Business, Samsung Electronics Co. LTD / wjlcd.kim@samsung.com)발표논문: (P-6)Ultra-slim LCD TV module using edge-lit LED backlight system[5] Byung Hyuk Shin, Kyungwoo Kim, Minkyu Park, Brian H. Berkeley (LCD Technology Center, LCD Business, SAMSUNG ELECTRONICS / bh04.shin@samsung.com)발표논문: (P-137) Characterization of Motion Interpolation in 120Hz Systems[6] Tae-Wook Lee, Jae-Ho Lee, Chang-Gone Kim and Sin-Ho Kang (Light Emission Diode Development Department, LG Display / twlee@lgdisplay.com)발표논문: (P-161) An Optical Feedback System for 2D Dimming RGB LED Backlight[7] Tao Liu, Mark O’Neill, Kevin M. Hoffman, Quinn D. Sanford, Alan M. Serres, and Robert Schiller (Optical Systems Division, 3M Company / tliu7@mmm.com)발표논문: (P-164) Energy Reduction in LCD Displays[8] Hyung Dong Kim, Hyun Woo Jeon, Chang Ho Lee, Jung Hyun Yoon, Jae Bum Kim, Jong Ho Lim, Jong Keun Shin,and In Jae Chung (Advance Development Division, LG Display / khdhope@lgdisplay.com)발표논문: (P-167) Electro-Optical Characteristics of External Electrode Fluorescent Lamp depending on Gas pressure and mixing ratio[9] Q. Li, Y. Luo, Y. Zheng, L. Yang, Y. Cui, J. Liu, Z. Zhang, H. Tolner (Display Centre, School of Electronic Science and Engineering, Southeast University, China / liqing@seu.edu.cn)발표논문: (P-168) Discharge Characteristics of a Flat Plasma Backlight with Long Electrode Gap[10] Yongwoo Lee, Dongjin Seo, Cheolyong Noh and Seongsik Choi (LCD Business, Samsung Electronics / saltry.lee@samsung.com)발표논문: (P-170) Analysis of CCFL blackening in edge-lit LCD modules[11] Byung Joo Oh, Jae Chul Jung, In Woo Seo, Hyuk Kim and Ki-Woong Whang (Plasma Laboratory, school of Electrical Engineering, Seoul National University / kwhang@snu.ac.kr)발표논문: (P-172) Improvements of the luminous efficiency of mercury-free fluorescent lamps via structural and complex gas mixture changes발표논문: (P-177) Scanning of Mercury-free Flat Fluorescent Lamp(MFFL) for LCD Backlight발표논문: (30-3) A new Areal Selective Dimming Method of Mercury-free Flat Fluorescent Lamps for LCD Backlighting[12] Jae-Hyeon Ko, Mi-Yeon Yu (Department of Physics, Hallym University, Korea / hwangko@hallym.ac.kr)발표논문: (30-3) Optical Performances of Flat-Lamp Backlight for LCD Applications[13] Fengwei Ren, Yungchiang Cheng and Lichun Chang (InnoLux Display, China / Ford.Ren@innolux.com)발표논문: (18-4) Novel Diffuser Plate for Slim LCD-TV[14] Illia Borysov, Kyuha Chung and Kyung-Joon Lee (Optical Materials Research Institute, Cheil Industries Inc. / bisdreaming@gmail.com)발표논문: (24-4) Development of Light Collecting Optical Sheet for LCD Backlight[15] Dong-Min Yeo, Yong-hoon Kwon, Eui-Jeong Kang, Se-Ki Park, Byungchoon Yang, Gicherl Kim, and Taeseok Jang (LCD Technology Center, LCD Business, Samsung Electronics Co. / dm.yeo@samsung.com 혹은 seki.park@samsumg.com)발표논문: (28-3) Novel Color Dimming Technology of LED Backlight for Rich Color and Power Saving (28-4) White LED Local Dimming Backlight for Aggressive Power Saving and Artifact Minimizing[16] Jaejoong Kwon, Hyoungjoo Kim, Sungkyu Shim, Seungin Baek, Insun Hwang and Taeseok Jang (LCD Technology Center, LCD Business, Samsung Electronics Co. / jaejoong.kwon@samsung.com)발표논문: (30-4) A Novel Light Guide Plate with Micro-prisms for an Edge-lit LED Backlight[17] Jun Yamamoto (Dept. of Physics, Kyoto Univ. / junyama@scphys.kyoto-u.ac.kr)발표논문: (42-2) Dynamics of Super-cooled state in Cholesteric and Smectic Blue Phases[18] Takahiro ISHINABE and Tatsuo UCHIDA (Dept. of Electronics, Graduate School of Engineering, Tohoku University / ishinabe@ecei.tohoku.ac.jp)발표논문: (42-1) A Bright and Wide Color Gamut Reflective Full-color LCD using Diffused Light Control Technology[19] Heetae Kim, Dong Chin Lee, Seok Hyun Nam, and Taeseok Jang (LCD Technology Center, LCD Business, Samsung Electronics Co / heetae7.kim@samsung.com)발표논문: (55-4) Electron Emission Theory for LCD Backlight[20] B. Marquardt, C. S. Cojucaru, S. Xavier, P. Legagneux and D. Pribat (LPICM, Ecole Polytechnique, CNRS, 프랑스)발표논문: (55-5) A Robust Process for the Fabrication of Field Emission BacklightsPDP● 발광효율향상본 학회에서는 방전물의 관점에서 PDP의 발광효율을 향상시키기 위한 다양한 전극구조와 방전 셀에 대한 기술 동향이 보고되었다. 일본 ‘Advanced PDP Development Center Corp.’의 고스기는 초청강연을 통해 높은 Xe 분압 조건 하에서 전극의 폭을 최적화함으로써 전자가열효과를 증가시킨 결과에 대해 발표하였다{4-1}. 전자의 가열은 자외선 광자 생성 효율을 통해 가시광선의 생성에 기여하므로 PDP의 방전 설계에 있어서 매우 중요한 요소인데, 이전에는 전극 간 간격을 늘여 양광주를 이용하는 방법이나 구동주파수를 RF(radio frequency) 대역으로 높여서 전자 트랩 효과를 활용하여 전자가열효과를 증가시키고자 하였다. 이런 기존의 방법들이 새로운 셀 구조나 구동기법을 필요로 하는 데 반해 고스기는 단순히 전극의 폭을 조절하여 전류밀도를 줄임으로써 플라즈마 포화를 제어하고 전자가열을 유도함으로써 백색발광 상태에서 5lm/W 이상의 높은 효율을 달성하였다고 보고하였다.부산대학교의 옥정우는 기울어진 대향전극 구조를 적용하여 발광효율을 향상시킨 결과에 대해 발표하였다{4-3}. 그림 6의 왼쪽에 ‘기울어진 대향전극’의 구조가 개략적으로 제시되어 있다. 상기 저자들은 이러한 전극구조를 적용하게 되면 전류밀도가 낮아지고 안정적인 플라즈마의 생성 및 유지가 가능해져 플라즈마의 표면 손실이 줄어들면서 효율이 향상될 수 있음을 보고하였다. 서울대학교의 정해윤도 새로운 전극구조를 제안하였는데{4-4}, MEG(Multi Electrode Gaps)라 불리는 이 전극 구조의 개략도가 그림 6 오른쪽에 표시되어 있다. 일반적인 띠형 전극구조가 불필요한 전력 소모와 높은 패널 전기용량을 유도하여 시스템 효율을 저하시키는 데 반해 상기 저자들이 제안한 MEG형 전극구조는 방전효율을 향상시킴과 동시에 패널 전기용량을 감소시켜 시스템 효율을 올리는 데도 기여할 수 있음을 테스트 패널에 대한 실험을 통해 밝혔다.● PDP 재료 및 특성 연구Xe 분압을 높이게 되면 방전효율이 올라간다는 것이 잘 알려져 있으나 그에 따르는 방전 지연의 증가와 구동전압의 상승이 구동회로에 큰 부담으로 작용하기 때문에 Xe 분압의 상승을 PDP 패널에 쉽게 적용할 수 없었다. 서울대학교의 황기웅은 기존의 산화마그네슘 대신에 SrO와 같은 산화물에 대한 Xe 플라즈마의 이차전자방출 효과를 시뮬레이션을 통해 조사하였다{10-1}. 이 새로운 보호층은 PDP의 지배적인 이온종인 Xe+ 이온에 대해 현저히 높은 이차전자방출효과를 보이기 때문에 Xe 분압이 높은 조건에서도 상대적으로 낮은 방전전압과 높은 효율을 얻는 데 이용될 수 있다고 한다. 그렇지만 SrO층의 형성과 관련된 제조공정, 신뢰성 등 다양한 이슈가 아직 남아있는 상황이어서 실질적인 적용까지는 시간이 걸릴 것으로 보인다. RIST의 양충진은 MgO 나노파우더와 단결정을 포함한 다양한 MgO 소스로부터 제조된 MgO 보호층의 이차전자방출효과와 관련된 연구 결과를 보고하였다{10-2}. 삼성SDI의 정경운은 PDP의 수명예측모델에 대한 발표{10-3}를 진행하였는데 이 예측모델에 의하면 PDP의 예측 수명은 10만 시간 이상이 된다. 이 외에 홍익대의 윤상훈은 오거(Auger) 전자방출에 대한 이론적 모델을 이용해서 MgO 층의 이차전자방출 효과에 대한 매개변수적 연구를 수행한 결과에 대해 발표하였고{16-1}, MgO의 특성과 어드레스 지연 사이의 상관성 및 최적화에 대한 연구는 삼성 SDI의 개발팀에 의해 보고되었다{16-3,16-4}.PDP 제조공정과 관련된 발표 중에서는 자외선을 이용하는 사진제판(photolithography)보다 더 고정세의 격벽을 형성하는 데 사용될 수 있는 엑스레이 석판인쇄(x-ray lithography) 기법에 대해 카이스트 류승민의 연구 결과가 있었는데, 이 기술을 적용하게 되면 산란이 더 적은 x-ray의 특성으로 인해 매우 높은 종횡비를 가진 격벽의 형성이 가능하였다{18-2}. 이탈리아의 SAES사는 광운대와의 공동연구를 통해 PDP 제조공정의 각 단계별로 잔류될 수 있는 불순물들이 PDP의 궁극적인 성능에 미치는 영향을 구체적인 실험 결과를 토대로 보여주었다{46-4}.● PDP 패널 기술LG전자의 최광열는 2.3 lm/W의 발광효율을 갖는 50인치 HD PDP 기술에 대해 발표하였다{52-2}. PDP의 발광효율을 올리는 방법 중 하나는 Xe의 분압을 높이는 것인데, 이 경우 보통 구동전압이 올라가고 방전 시간 지연이 증가하는 단점이 발생한다. 이러한 단점을 극복하기 위해 LG전자는 새로운 셀 구조와 물질들 및 구동방법을 개발, 적용하였다고 하나 자세한 기술적 내용은 언급하지 않았다. 명암비와 관련해서는, 빨강, 파랑 형광체에 안료를 섞어서 명암비를 향상시킨 형광체 기술을 소개하였다. 발표된 PDP는 50인치 HD PDP이지만 소비전력은 280 W에 불과하였고 680cd/m2의 표시휘도를 보인 것으로 보고하였다.● PDP 관련 국내외 연구자 정보[1] Naoki Kosugi, Toshiyuki Akiyama, Masatoshi Kitagawa and Tsutae Shinoda (Central Research Laboratory, Advanced PDP Development Center Corporation, Japan /kosugi@apdc21.co.jp)발표논문: (4-1) Research and Development of High Luminous Efficacy Plasma Displays[2] Jung-Woo Ok, Deok-Won Kim, Jeong-Hwan Lim, Dong-Hyun Kim, Ho-Jun Lee and Chung-Hoo Park (Dept. of Electrical Engineering, Pusan National University, Busan, Korea / jwok@pusan.ac.kr)발표논문: (4-3) Recent Improvement of Luminous Efficacy for AC-PDP with Tilted Facing Electrode[3] Hae-Yoon Jung, Hee-Woon Cheong, Tae-Ho Lee, Hyun-Sook Bae, Ohyung Kwon and Ki-Woong Whang (Plasma Laboratory, School of Electrical & Computer Engineering, Seoul National University / kwhang@snu.ac.kr)발표논문: (4-4) New electrode structure for reducing power consumption of PDPs발표논문: (10-1) Realization of High Luminous Efficacy PDP with Low Voltage Driving[4] Choong Jin Yang (Research Institute of Industrial Science & Technology(RIST) / cjyang@rist.re.kr)발표논문: (10-2) Plasma Discharge Characteristics of MgO Protection Layer Deposited by using Targets Made of Single Crystals, and Nano Powders[5] Kyeongwoon Chung, Young Kwan Kim, Teruo Kurai, Hyuntak Kim (Development Team, Samsung SDI)발표논문: (10-3) Lifetime estimation of plasma display panel[6] Sang-Hoon Yoon and Yong-Seog Kim (Sang-Hoon Yoon and Yong-Seog Kim / yskim@wow.hongik.ac.kr)발표논문: (16-1) A Parametric Study on Secondary Electron Emission from MgO[7] Il-Shin Choi, KwangJong Suh, Min-Sun Yoo and Eun Gi Heo, Sangcheol Jeong, Jong-In Jeong, Jeong-Jun Kim, Min-ki Song, Kibum Kim, Bukyung Mo, Yongkyun Woun, Chang-bun Yoon (Development Team, PDP Division, SAMSUNG SDI / ilshin.choi@samsung.com 혹은sangcheoljeong@samsung.com)발표논문: (16-3) Study of the correlation between doped MgO workfunction and address delay발표논문: (16-4) Optimization of address delay time in PDP by controlling the MgO characteristics[8] Seung-Min Ryu, Dong-Yol Yang (1Sch. of Mechanical Engineering & Aerospace System, KAIST / dyyang@kaist.ac.kr)발표논문: (18-2) Material Design for the Fabrication of Barrier Ribs with High Aspect Ratio of Plasma Display Panel by X-ray Lithography[9] Mauro Riva, Antonio Bonucci, Stefano Tominetti, Corrado Carretti (SAES Getters S.p.A., Corporate R&D Labs, Lainate (MI), Italy / mauro_riva@saes-group.com)발표논문: (46-4) Individual role of manufacturing steps in PDP system contamination and their specific impact on ultimate operational parameters[10] Kwang-Yeol Choi, Woong-Kee Min, Byung-Joon Rhee, Byung-Nam Ahn, Je-Seok Kim, Won-Seok Moon, Min-Soo Park, Byung-Gil Ryu and Sung-Tae Kim (Digital Display Research Lab., LG Electronics / kychoi@lge.com)발표논문: (52-2) Research and Development of High Performance 50-inch HD Plasma Display Panel기타 디스플레이● OLED리건(Regan)은 초청강연{2-1}에서 기존의 기상증착법(vapor deposition) 방법에 비해 솔루션 프로세싱 기술이 가지는 장점을 강조하면서 뒤퐁 디스플레이사가 가지고 있는 저분자량 발광물질 기반의 기술들에 대해 소개하였다. 뒤퐁사의 기술은 OLED를 구성하는 다양한 층을 프린팅 기법을 통해 인쇄하는 기술이므로 대면적의 마더글래스(mother glass)에도 쉽게 적용될 수 있다는 강점이 있다. 리건은 노즐 프린팅 방식이 야기할 수 있는 기술적 문제점들에 대한 분석 및 극복방법도 함께 소개하였다.최근 OLED 기술을 이용해 백색 OLED(WOLED)를 개발, 조명 및 디스플레이에 활용하려는 움직임이 매우 활발히 진행되고 있다. WOLED는 불과 12~17lm/W 정도에 불과한 백열등을 대체할 수 있는 유력한 차세대 조명기술로 주목을 받아 왔는데 각 주요 나라별로 WOLED 조명기술을 개발하기 위한 국가프로젝트를 진행하면서 최근 발광효율이 60~72lm/W 정도로 상승하였다. UDC(Universal Display Corp.)사의 안드레이드(Andrade)는 인광 물질을 이용한 WOLED를 개발하고 추출효율을 향상시켜서 73~110lm/W의 높은 효율을 달성한 연구 결과에 대해 발표하였다{26-1}. 이들은 발광층을 노랑, 빨강, 그리고 하늘색 등을 낼 수 있는 세 종류의 인광층으로 형성하였는데, 2.8~3.5V의 구동전압에 70정도의 CRI(Color Rendering Index), 2800~3900K 정도의 상관색온도를 가지는 것으로 보고하였다. WOLED를 디스플레이 분야에서 활용하려는 시도는 LCD의 백라이트용 광원으로 개발하는 움직임 및 WOLED에 컬러 필터를 형성하여 자발광 디스플레이로 개발하고자 하는 움직임으로 구분해 볼 수가 있다. 삼성전자의 이성훈은 탄뎀(tandem)형 WOLED에 RGB 화소별로 광경로를 다르게 설정해 주는 3모드 마이크로 캐비티(micro-cavity)구조를 결합하여 NTSC기준 101%의 색재현성과 우수한 시야각 특성을 나타낸 AMOLED에 대해 발표하였다{26-2}.● 플렉서블 디스플레이플렉서블 디스플레이는 새로운 응용분야를 창출한다는 측면뿐 아니라 저비용 생산의 관점에서도 매우 유리한 면을 가지고 있기 때문에 최근 OLED, E-paper, LCD, PDP 등 다양한 디스플레이 분야에서 경쟁적인 연구가 진행되고 있다. 이 중 플렉서블 플라즈마 디스플레이는 주로 대면적 멀티-뷰 디스플레이로 개발되고 있는 중이다. 이미징 시스템즈 테크(Imaging Systems Tech.)의 웨딩(Wedding)은 저비용 광고판에 사용될 수 있는 대면적 플렉서블 플라즈마 디스플레이에 대한 자사의 연구 결과를 발표하였다{33-3}. 이 디스플레이는 비어있는 구형 방전공간을 플렉서블 기판 위에 배열한 구조를 가지고 있다. 이 플라즈마 구는 방전가스를 포함하고 있고 그 자체로 화소를 구성한다. Ne 오렌지 방전을 일으키는 플라즈마 구의 효율이 통상 0.2 lm/W 정도인 데 반해 웨딩이 발표한 플라즈마 디스플레이에는 적, 녹 형광체가 적용되어 있는데, 최적 주파수로 구동하게 되면 약 0.535lm/W로 효율이 향상될 수 있음을 보여주었다. 그렇지만 아직 파란빛에 대한 구현이 과제로 남아 있고 재료 측면에서도 많은 부분이 해결되어야 할 것으로 보인다.일본 가나자와 기술연구소의 미야타는 무기전계발광물질을 이용한 플렉서블 광원에 대한 연구 동향과 제품 동향을 소개하였다{28-1}. 여기에는 구부러질 수 있는 세라믹 시트, 유리 시트, 그리고 사파이어 시트 기판 기술이 포함된다(그림 8 참조). 특히 투명하고 구부러질 수 있는 기판 위에 적절한 Zn2Si0.6Ge0.4O4:Mn과 같은 박막 무기 발광층을 형성함으로써 고온에서도 안정적인 동작 특성을 보이는 플렉서블 광원이 구현될 수 있음을 보여주었다.● FEDLCD와 PDP와의 치열한 경쟁에 밀려 본격적인 상업화가 아직 시작되지 않은 FED는 TV용으로 개발된 기술에 기반해서 다른 용도로 사용될 수 있는 디바이스들로 영역을 전환하는 단계에 있는것으로 보인다. FED 분야의 연구를 선도했던 노리다케사는 IMID2008에서 저전력형 문자 디스플레이를 선보였다{51-1}. 이전에 발표되었던 디바이스에 비해 화소의 면적을 줄여서 더 고정세의 디스플레이가 가능하도록 한 것이 특징이고 다양한 신뢰성 검사를 통과함으로써 야외용 디스플레이로 응용될 수 있음을 강조하였다. FED기술이 응용될 수 있는 또 하나의 응용분야는 일반조명이다. 일본의 디아라이트사는 선형 탄소나노구조의 이미터를 사용한 관형 전계방출 램프를 소개하였다{55-1}. 이 관형 램프는 선형 금속 선 위에 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방법으로 탄소 나노구조를 형성함으로써 음극선을 만들었고 15.5mm 직경의 유리관 내부에 형광체가 도포되어 발광하는 구조로 구성되었다. 10,000nit의 휘도에서 램프만의 효율로 42lm/W를 기록하여, 기존의 CCFL이나 일반 형광등의 효율보다는 발광효율이 떨어지나 개발회사 측은 LCD백라이트 및 일반 조명을 포함해 다양한 분야에 쓰일 것으로 기대하고 있다.● LED용 형광체 기술최근 LED가 LCD나 프로젝션 디스플레이 및 일반조명용 광원으로 광범위하게 사용되기 시작함에 따라 LED와 관련된 연구가 갈수록 활발해지고 있다. LED를 이용해 백색광을 만드는 데 있어서 형광체의 조성과 발광파장 및 신뢰성은 매우 중요한데, LED 칩의 발광색과 형광체의 조합과 관련된 대표적인 사례 및 IMID2008에서 발표된 논문들을 표로 정리해 보면 표 5와 같다. 정리된 표에서 볼 수 있는 것처럼, 최근에는 블루 LED에 노란색 형광체를 입힌 범용 백색 LED의 약점인 낮은 연색지수를 보완하기 위해 빨강색의 스펙트럼을 보완하거나 자외선 LED에 RGB형광체를 결합하는 형태에 대한 연구가 주를 이루고 있다.● 국내외 연구자 정보[1] Marie O’Regan (Dupont Displays, Santa Barbara, USA / marie.b.o-regan@usa.dupont.com)발표논문: (2-1) Reducing AMOLED Manufacturing Costs[2] Brian W. D’Andrade, James Esler, Chun Lin, Vadim Adamovich, Sean Xia, Michael S. Weaver, Raymond Kwong and Julie J. Brown (Universal Display Corporation, USA / jjbrown@universaldisplay.com)발표논문: (26-1) White Phosphorescent OLEDs: Maximizing the power efficacy lifetime product[3] Sunghun Lee, Mu-Gyeom Kim, Jung-Bae Song, Sang-Yeol Kim, Shinichiro Tamura, Sung-Kee Kang, Jong-Min Kim, Sungsoo Lee, Junho Choi, Jaekook Ha, Changwoong Chu, Chiwoo Kim, and Jinseok Lee (OLED Lab., Samsung Electronics / OLED Lab., Samsung Electronics)발표논문: (26-2) Novel tandem white OLED panel architecture for wide color gamut and viewing angle<플렉서블 디스플레이>[4] Carol Wedding, Oliver Strbik, Edwin Peters (Imaging Systems Technology, Toledo, Ohio U.S.A / cwedding@teamist. com)발표논문: (33-3) Full Color Large Area Flexible Plasma Displays[5] Toshihiro Miyata and Tadatsugu Minami (Optelectronic Device System R&D Center, Kanazawa Institute of Technology, Japan / tmiyata@neptune.kanazawa-it.ac.jp)발표논문: (28-1) Present and trend of oxide phosphor thin film development for electroluminescent device applications[6] Sashiro Uemura, Junko Yotani, Takeshi Nagasako, Hiroyuki Kurachi, Takehiro Nakao, Masaaki Ito, Akira Sakurai, Hideo Shimoda, Tomotaka Ezaki (Noritake Co., Ltd., Japan / suemura@noritake-itron.jp)발표논문: (51-1) Carbon Nanotube FEDs for Low Power Character Displays[7] Hirohisa Hiraki, Hideki Harazono, Takuya Onozawa (Dialight Japan Co. / hiraki@dialight.co.jp)발표논문: (55-1) High quality tubular field emission lamp using a wire type carbon-nano-structure emitter (CNX)[8] Chulsoo Yoon (Samsung Electro-Mechanics. Co., Korea / chulsoo.yoon@samsung.com)발표논문: (40-3) The Latest Technology Trend of LED Phosphors[9] Ru-Shi Liu, Chun-Che Lin (Department of Chemistry, National Taiwan University, Taiwan / rsliu@ntu.edu.tw)발표논문: (40-1) Novel Phosphors for UV Excitable White Light Emitting Diodes[10] Ki Hyuk Kwon, Won Bin Im, Ho Seong Jang, Hyoung Sun Yoo, Sivakumar Vaidyanathan and Duk Young Jeon (Display Materials Lab, Department of Materials Science and Engineering, KAIST / dyj@kaist.ac.kr)발표논문: (40-4) Search for new red phosphors under NUV/blue excitation - the stimulating future for solid state lighting발표논문: (P-103) Rietveld refinement study on variation of emission wavelength of (Sr1-x,Cax)2MgSi2O7:Eu2+ phosphor for white LED applications[11] Yong-Kwang Kim, Sungho Choi and Ha-Kyun Jung (Advanced Materials Division, Korea Research Institute of Chemical Technology / ykkim@krict.re.kr)발표논문: (P-108) Luminescence properties of Eu- and Mn- activated BaMgP2O7 as a potential red phosphor for white emission[12] Woo-Seuk Song, Ji-Seung Lee, Jong-Uk Kim, Dong-Kyoon Lee, Jong-Jin Lee, Heesun Yang (Dept. of Materials Science and Engineering, Hongik University / hyang@hongik.ac.kr)발표논문: (P-109) Spectral Variations of Eu2+ Emission in Sr- or Ba-Silicate, Borate and Borosilicate Hosts발표논문: (P-110) Nanocrystalline Y3Al5O12:Ce Phosphor-Based White Light-Emitting Diodes Embedded with CdS:Mn/ZnS Core/Shell Quantum Dots[13] Seung Jae Lee, Joung Kyu Park, Pan Kee Bae, Chang Hae Kim, Hyun Ju Chang (Advanced Materials Division, Korea Research Institute of Chemical Technology / phosphor@krict.re. kr)발표논문: (P-111) Synthesis and Luminescent Property Investigation of the Lu3Al5O12:Ce for the White LEDs기타 학회 프로그램기조 연설문기조 연설문의 주제들은 아래와 같다.(1) “Challenges for the Future LCD Industry”, 권영수 (LG 디스플레이, 한국)(2) “The Next Wave in Display Innovation”, 웹스터 (The 3M Display and Graphics Business, USA)(3) “Where’s my Flexible Display?”, 드르자이크 (유니다임 & SID, USA)LG디스플레이의 권영수 사장은 자사의 디스플레이 기술에 대해 전체적으로 개관하면서 향후 확대될 수 있는 LCD 기술로서 DPF(digital photo frame), PD(public display), VIC(viewing angle image control) 등을 소개하였다. 아울러 저비용화를 위한 공정기술로서 3-mask 및 롤 프린팅 기술의 개발에 대해 언급하였다. 3M사의 웹스터는 차세대 디스플레이의 혁신과 관련된 기조강연을 했는데, 차세대 디스플레이에서 고려되어야 할 점들로써 인간을 고려한 요소들, 접근(혹은 이용) 용이성, 환경에 대한 영향, 화질 등을 꼽았다. 특히 인간을 고려한 요소의 관점에서 향후 플렉서블 디스플레이와 피코 프로젝터에 주목할 필요가 있음을 역설한 뒤에 자사의 기술 개발동향에 대해 소개하였다. IMID2008 기조연설은 유니다임사의 드르자이크의 플렉서블 디스플레이에 대한 기조강연으로 마무리되었는데, 드르자이크은 대면적, 유연성, 무선, 저소비전력, 사용 용이성, 사용 장소에 대한 무제한성, 사용 가능한 콘텐츠 등의 측면에서 플렉서블 디스플레이가 가지는 장점들을 기계적 측면, 광학적 측정, 경제적 측면으로 나누어 언급한 후에 이 특성들을 소자로 구현하기 위해 해결해야만 하는 기술적 과제들을 체계적으로 제시하였다. 특히 기존 AMLCD에 기반한기술이 가지는 문제점들에 대해 언급하고 유니다임에서 개발한 CNT 기반의 전도성 필름에 대해서도 소개하였다.개별지도개별지도는 IMID2008의 개최 첫 날 열려서 다섯 개의 디스플레이 분야에 대해 진행되었다.(1)AMD: Oxide Thin Film Transistor(2)PDP: PDP Discharge and Driving Waveform(3)OLED: High-efficiency Long-Lifetime OLEDs(4)Phosphors, Illumination and LEDs: Thermal, Optical, and Phosphor Technologies for Highly Efficient LED Illumination Devices(5)Flexible Displays: Physics and Technologies of OTFTs워크숍워크숍은 IMID2008의 두 번째 날 병렬 세션으로 진행되었다. 각 세션별로 진행된 주제들은 다음과 같다.(1) Workshop 1:Touch Screen Panel (TSP)(2) Workshop 2: Electron Emission Phenomena in PDP Protecting Layer(3) Workshop 3: AMOLED Technology for Large Size OLED TV & Materials Processes for Flexible Display and Printed Electronics(4) Workshop 4: Mobile Information Display in the Era of Telecommunication, Multimedia and Internet: Projection Technology and Applications(5) Workshop 5: Manufacturing Equipment Technology / Display Measurement and Analysis Technology 1.1. Business Forum 2008디스플레이 서치사와 공동으로 개최된 비즈니스 포럼 2008은 주로 지난 한 해 동안의 FPD 시장 및 기술동향에 대한 분석 및 이에 근거한 전망을 다루었다.결론IMID2008 국제 학회 및 전시회를 통해 드러난 평판형 디스플레이의 개발 동향을 몇가지로 나누어 요약해 보면 아래와 같다.- LCD의 기술적 진화: LCD에 있어서는 240Hz 구동과 같은 프레임 레이트 변환을 통한 동화상 화질 개선 및 로컬 디밍을 통한 소비전력 저감 및 명암비 개선이 집중적으로 소개되었다. 특히 백라이트의 밝기만을 조절하는 것이 아니라 RGB 별 계조까지도 조절하는 컬러 디밍 기법과 관련된 연구 결과가 발표되었다. 아울러 Full HD의 차세대 영상 표준으로 고려되고 있는 Ultra Definition(UD)급 LCD 및 세계에서 가장 얇은 7.9mm 두께의 LCD TV도 전시되어 국내 기업들의 기술력을 마음껏 과시하였다.- PDP는 방전효율향상, 구동기법, 형광체나 이차전자방출물질 등 다양한 분야에서 많은 연구 동향들이 소개되면서 PDP 기술의 지속적인 개선이 이루어지고 있음을 보여주었으나, 올해의 경우 LCD의 경우와 비교해 보았을 때 획기적인 도약을 보이는 신기술은 그리 눈에 띄지 않았다.- 차세대 디스플레이로써 대면적 OLED, 3차원 디스플레이, 플렉서블 디스플레이 등과 관련된 발표가 매년 지속적으로 늘어나면서 이 분야의 연구가 실질적인 제품화와 관련된 방향으로 폭을 넓혀가고 있고 재료, 신뢰성, 제조 공정 등 모든 분야를 포함하고 있음을 알 수 있었다.특히 OLED나 플렉서블 디스플레이의 기판기술과 관련해서 OTFT에 대한 연구가 큰 폭으로 증가하여 별도의 세션들로 조직되어 발표되었다. 반면 FED의 경우에는 직접적인 TV 응용과 관련된 연구보다는 FED 기술을 적용한 광원 및 광고용 디스플레이 등과 관련된 연구가 활발해지고 있는 것으로 보인다.- 전체적으로 IMID2008에서는 고화질화, 저소비전력-친환경성, 디자인의 혁신 등 세가지 기술적 이슈를 중심으로 한 연구 동향이 주를 이루면서 접근가능성 혹은 휴대성, 인간적 요소 등에 기반한 차세대 디스플레이 기술이 소개된 행사였다고 볼 수 있겠다. 단, 올해는 개최 일시가 10월로 옮겨지면서 국내외 참석자의 수가 줄어들고 학회의 열기 자체도 떨어지는 문제점을 노출하였다. IMID가 실질적인 국제행사로 자리잡기 위해서는 개최 시기와 장소 및 전체적인 프로그램의 운영에 보다 세심한 고려와 노력이 요구될 것으로 보인다.

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김의겸 (webmaster@techworld.co.kr)

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